Ah vs. Wh – jakou energii má Váš akumulátor?

Kdo se vyzná, ušetří. Kapacita akumulátoru a jeho energie jsou podstatně odlišné pojmy, ve kterých je třeba mít jasno.

Na každé akumulátorové baterii najdeme údaj o napětí ve voltech (V) a údaj o kapacitě v ampérhodinách (Ah). Oba jsou mnohým z Vás známé a často se s nimi setkáváte.

Kapacita akumulátoru však není totéž jako energie akumulátoru. Potřebujeme přece vědět, jakou energii dokáže náš akumulátor uskladnit – právě ta uskladněná energie je „životodárnou sílou“, pohánějící šroubovák, brusku, okružní nebo ocasní pilu – a mělo by jí být tolik, abychom dokázali efektivně pracovat, když už tedy chceme mít akumulátorové nářadí. K tomu nám údaj o kapacitě nestačí.

Energie uskladněná v akumulátoru se vyjadřuje ve watthodinách (Wh). V němčině je zaveden výraz „Energieinhalt“, v angličtině „energy content“ a u nás se používá výraz „energie akumulátoru“.

Chápu, že nemůže být každý elektrotechnikem – to ani není nutné. Stavbař i strojař potřebuje být odborníkem ve své oblasti. Mám však za to, že mnohé specializace se vzájemně prolínají a protože pracují i s elektrickým nářadím, pak je pro ně dobré vědět několik zásad, které jim při práci – a při výběru pracovních strojů – mohou být užitečné.

Tento článek je právě o tom, jak se lze seznámením s jednoduchými výpočty snadno zorientovat ve věcech tak, že výsledkem je optimalizace nákladů, koupě právě takového akumulátorového nářadí, jaké potřebujeme. To je takové nářadí, které není ani poddimenzováno a ani nemá zbytečně „přehnané parametry“. Pochopením zásad získáte bonus – znalosti zužitkujete i v každodenním životě.

Ah a Wh ve zkratce

Ampérhodina (značka Ah) se používá k vyjádření kapacity akumulátorů. Jedna ampérhodina znamená, že zařízení je schopno dodávat proud 1A po dobu jedné hodiny.

100Ah znamená schopnost dodávat proud 1A po dobu 100 hodin, 25A po dobu 4 hodin nebo i 300A po dobu ⅓ hodiny, tedy 20 minut.

Když máme akumulátory stejné napěťové platformy, umíme se zorientovat velmi snadno (obr.1). Všechny mají stejné napětí 18V a logicky předpokládáme, že za těchto podmínek nám při provádění týchž úkonů vydrží 8Ah akumulátor (C) 2x více než 4Ah (B) a 4x více než 2Ah (A).

Obr. 1. Akumulátory stejné napěťové platformy s různými kapacitami

Předpoklad je samozřejmě správný. Pro snadnou představu výdrže akumulátoru nám může posloužit šroubování šroubů akumulátorovým šroubovákem do dřeva – když s 18V/2Ah zašroubujeme 100 šroubů, se 4Ah to bude +/- 200 a s 8Ah zašroubujeme +/- 400 šroubů.

Watthodina (značka Wh) je jednotkou energie. Odpovídá práci stroje s výkonem jeden watt po dobu jedné hodiny.

Pro představu o množství naakumulované energie slouží obr.2.

Při výpočtu watthodin (když nejsou uvedeny na akumulátoru) potřebujeme trochu matematiky. Netřeba se toho bát, počty jsou velmi jednoduché.

Wh = V x Ah, tedy: watthodiny = napětí x kapacita

Příklad: Jakou má energii 18V/2Ah akumulátor?
18V x 2Ah = 36Wh

Výpočet energie akumulátorů HERMAN BL je na obr. 3.

Obr. 2. Představa o energii různých akumulátorů

Obr. 3. Výpočet energie 18V akumulátorů

Energie akumulátoru (C) je 2x větší než energie akumulátoru (B) a 4x větší než akumulátoru (A). Výsledek toho, koliknásobně více který akumulátor vydrží, je totožný jako při příkladu s ampérhodinami. Někdo si tedy může říct, k čemu jsou nám watthodiny, když nám vyšel tentýž výsledek?

Pozor!
Jakmile je však napětí akumulátorů různé, samotné ampérhodiny nám k posouzení „výkonnosti“ nestačí. U akumulátorového nářadí máme dnes několik napěťových platforem (10,8V, 14,4V, 18V, 36V...). Při jejich reálném výběru se pohybujeme ve velmi odlišných cenových hladinách – od stovek po tisíce korun za akumulátor. Bez výpočtu watthodin se neumíme správně zorientovat.

Různá napětí a různé kapacity

Právě v takových případech jsou watthodiny užitečné – ukáží nám například také to, proč akumulátory s vyššími napětími nemusí mít více energie.

Obr. 4. Příklady akumulátorů různých napětí a kapacit

Porovnání energie akumulátorů různých napětí a kapacity je na obr. 4. Můžete si snadno vypočítat, o kolik procent má který z nich větší nebo menší energii než ten vedle něj nebo porovnejte kterékoli dvojice mezi sebou. Vidíte například, že 14,4V/3Ah akumulátor má více energie než 18V/2Ah, nebo i to, že 36V/2Ah má méně energie než 18V/5Ah. A je v tom jasno.

Uvádění energie akumulátorů (Wh)

Na všech našich akumulátorech naleznete kromě údaje o napětí a kapacitě také údaj o energii (obr. 5).

Obr.5. Údaj ve watthodinách uveden na štítku našich akumulátorů

Konkurence, a to ani renomované značky, energii akumulátoru neuvádějí. Pozitivní výjimkou je v tomto případě HILTI.

Problém s tímto údajem mají všichni, kdo neuvádějí správné napětí svých akumulátorů – protože jak už víme, Wh = V x Ah.

Pokud výrobce na svém 10,8-voltovém akumulátoru uvede údaj 12V, je to technicky nesprávné. Energie akumulátoru musí vycházet ze jmenovitého napětí stanoveného normou EN 61960:2011.

Co je však horší, v důsledku uvedení tohoto nesprávného údaje bychom se mohli domnívat, že akumulátor má podstatně – až o 10% vyšší energii, než ve skutečnosti má!

Energie 10,8V akumulátoru s kapacitou 2Ah je 21,6Wh (10,8V x 2Ah = 21,6Wh).

Avšak když při výpočtu energie vycházíte z nesprávného údaje o napětí – 12V, budete se mylně domnívat, že energie akumulátoru je 24Wh (12V x 2Ah = 24Wh).

Uvádění napětí 12V/20V/40V/60V namísto jmenovitého napětí 10,8V/14,4V/18V/36V/54V, je nekorektní a zavádějící.

Uvádění energie akumulátoru jako součinu maximálního napětí a kapacity akumulátoru je lež a možná je toto ten pravý důvod, že údaj o energii najdeme jen zřídka - dvě lži na jednom produktu, to je už dost.

Při koupi akumulátoru, na kterém jsou uvedeny údaje například 40V/4Ah/160Wh si můžete s klidným svědomím ptát slevu alespoň 10%, protože skutečná energie tohoto akumulátoru je 144Wh.

Praktické využití Wh

Začněme naším nejmenším a nejlehčím akumulátorem (obr.6).

Zástrčná konstrukce se třemi Li-Ion články 10,8V/2Ah pro vrtací šroubovák AXS-1080 a také pro malý rázový utahovač AXI-1080.

Šroubovák AXS-1080 s tímto akumulátorem zašroubuje do suchého smrkového hranolu 281 běžných šroubů rozměru 4x60mm (video). Při sériovém šroubování to zručnému pracovníkovi trvalo 21 minut a 4 vteřiny. V praxi se však potřeba sériového šroubování téměř 300 šroubů vyskytuje málokdy. O výběru vhodné platformy pro potřebné účely si povíme v některém z dalších článků. Nyní se však vraťme k watthodinám.

Obr. 6. Li-Ion akumulátor HERMAN BL 10,8V/2,0Ah

Příklad: Energií 21,6Wh jsme zašroubovali 281 šroubů. Kolik šroubů zašroubujeme jednou jedinou watthodinou energie?
281 šroubů / 21,6Wh = 13 šroubů

Příklad: Máme šroubovák s akumulátorem 36V/2Ah. Již víme, že jeho energie je 72Wh (36V x 2Ah = 72Wh). Kolik šroubů zašroubujeme tímto šroubovákem a takovým akumulátorem?
1Wh = 13 šroubů
72Wh = 72 x 13 = 936 šroubů

Snadno nyní vypočteme, že s akumulátorem 18V/5Ah, který má 90Wh, zašroubujeme 1040 šroubů. A můžeme si vypočítat i čas. Pracovník zašrouboval 281 šroubů za 21 minut a 4 vteřiny, tj. 4,49 vteřin/1 šroub. Kdyby dokázal udržet toto tempo s 1040 ks šrouby, trvalo by mu to téměř 80 min. Všichni víme, že tempo by nevydržel, takové sériové práce nejsou každodenní záležitostí a akumulátor se rychlonabíječkou nabije za 40 minut.

Pro takový případ logicky není nutné kupovat 5Ah akumulátor, který je nejen podstatně dražší, ale také těžší. Rozdíl v hmotnosti je výrazný: 10,8V/2Ah akumulátor váží 181 gramů a 18V/5Ah 652 gramů. A kdo s nářadím pracuje často, ví velmi dobře, jak hmotnost nářadí ovlivňuje komfort při práci.

Při takovém pohledu se tedy vynořuje množství otázek, co je vhodné a co ne. Tímto způsobem si můžeme na „počet zašroubovaných šroubů“ rychle přepočítat energii jakéhokoli akumulátoru. Příklad byl použit pro názornost, podobně si umíme přepočítat jiné rozměry šroubů do jiných materiálů, přepočítat počet otvorů vyvrtaných akumulátorovým SDS-plus kladivem, délku odříznuté OSB desky například okružní pilou nebo cokoli jiného.

Faktory ovlivňující korektnost výše uvedených výpočtů:

Pokud chceme být důslední, musíme říci, že uvedené výpočty vycházejí z našeho modelového testu za konkrétních podmínek. Existuje celá řada faktorů, které mohou relativně výrazně ovlivnit výsledek, pokud byste se chtěli pokusit náš test zopakovat ve svých podmínkách, které se od našich zcela jistě budou lišit. Klíčovým je například účinnost stroje. Dalšími faktory jsou: stav akumulátoru, venkovní teplota, teplota motoru šroubováku, nerovnoměrná tvrdost podkladového materiálu, rozdíl mezi technikou šroubování, na kterou má vliv únava člověka nebo jiný způsob práce a pod. Tyto (a i jiné) vlivy se projevují vždy a v tomto článku jsme je zanedbali, avšak v praxi důležité jsou. Cílem úvahy však bylo nastínit metodiku, která nám s poměrně velkou přesností pomůže zvolit ten správný akumulátor pro konkrétní aplikaci.

A teď už nepracujme - pojďme na dovolenou

Je horké léto. Na cestu si vezmeme autochladničku. V autě máme akumulátor 12V/60Ah, na štítku chladničky je uveden údaj: příkon 48W. Během jízdy alternátor průběžně dobíjí akumulátor, ten dodává energii do autozásuvky, kam je připojena chladnička. Pohoda, cesta ubíhá, těšíme se.

Večer se ubytujeme na půli cesty, lednici necháme připojenou v autě. Ráno nás čeká nepříjemné překvapení, kdy neumíme auto ani otevřít dálkovým ovládáním. A divíme se, co se stalo.

Pojďme počítat:
12V x 60Ah = 720Wh, příkon autochladničky je 48W.
720Wh / 48W = 15 hodin

Akumulátor byl schopen dodávat energii 15 hodin. Podíváme na hodinky - zaparkovali jsme včera v 18:00 a nyní je už 9:00. Přesně 15 hodin. Akumulátor se určitě úplně vybil – až tak, že neumíme otevřít ani dveře. Docela pěkný začátek dovolené – co řeknete?

vám to ovšem už nehrozí. Víte, jak se počítají watthodiny a dáte si pozor. Chladničku si určitě koupíte s kombinovaným napájením a večer ji odnesete na pokoj a připojíte do elektrické sítě.

Pro ty, jejichž téma zaujalo a chtějí si vyzkoušet, zda správně pochopili princip energie, zde máme příklad s možností výhry:

Ve svém motorovém vozidle máte akumulátor 12V/60Ah. Zapomněli jste vypnout tlumená světla. Přední žárovky mají příkon 55W, zadní 5W. Po kolika hodinách bude akumulátor zcela vybit?

Když si u nás objednáte jakékoli akumulátorové nářadí a do poznámky při objednávce uvedete správnou odpověď, rádi vám dáme na nářadí, které jste si vybrali, slevu ve výši 20%.

Klíčová slova: Ah, Wh, kapacita akumulátoru, energie akumulátoru, ampérhodina, watthodina

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN

Ing. Herman Nagypál

Vystudoval jsem vojenskou školu, obor letecká elektrotechnika. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou na stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt testuji i osobně - vlastníma rukama ve své dobře vybavené dílně. Ve volném čase se rád proháním na motorce po rumunských horských průsmycích. Kromě toho studuji trendy v oboru a rád si vyzkouším i konkurenční produkty. Nad některými se pousměju, nad některými se divím (že se někdo dal nachytat a koupil to) a některé jsou fakt dobré. Skoro jako naše 😊.